EP4218494A1 - Bürstenaggregat - Google Patents

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Publication number
EP4218494A1
EP4218494A1 EP22153479.5A EP22153479A EP4218494A1 EP 4218494 A1 EP4218494 A1 EP 4218494A1 EP 22153479 A EP22153479 A EP 22153479A EP 4218494 A1 EP4218494 A1 EP 4218494A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brush
unit
axis
strip
brush holder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22153479.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sander Hendrikus Johannes Hofstee
Jan Frederik DODDEMA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Monti Werkzeuge GmbH
Original Assignee
Monti Werkzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Monti Werkzeuge GmbH filed Critical Monti Werkzeuge GmbH
Priority to EP22153479.5A priority Critical patent/EP4218494A1/de
Priority to TW112102536A priority patent/TW202335606A/zh
Priority to CN202310091202.0A priority patent/CN116491756A/zh
Priority to AU2023200348A priority patent/AU2023200348A1/en
Priority to US18/100,585 priority patent/US20230232975A1/en
Priority to JP2023008440A priority patent/JP2023109167A/ja
Priority to CA3187780A priority patent/CA3187780A1/en
Priority to KR1020230009637A priority patent/KR20230115258A/ko
Priority to MX2023001135A priority patent/MX2023001135A/es
Publication of EP4218494A1 publication Critical patent/EP4218494A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A46B13/00—Brushes with driven brush bodies or carriers
    • A46B13/02—Brushes with driven brush bodies or carriers power-driven carriers
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24D13/10—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery comprising assemblies of brushes
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    • A46B2200/3086—Brushes for polishing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
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    • A46B2200/00—Brushes characterized by their functions, uses or applications
    • A46B2200/30—Brushes for cleaning or polishing
    • A46B2200/3093—Brush with abrasive properties, e.g. wire bristles

Definitions

  • the invention relates to a brush unit with a brush holder that can be driven in rotation about an axis and a ring brush consisting essentially of a brush strip and bristles connected to it, forming a bristle ring and protruding outwards.
  • the subject matter of the invention is also a rotary brush tool equipped with such a brush unit and a method for processing a surface of a workpiece with the aid of said brush unit.
  • the procedure is such that the bristles are slowed down for a specific time with the aid of the stopping means dipping into the rotating ring of bristles.
  • the kinetic energy stored as a result ie by the bristles and/or a brush belt holding the bristles, can be used.
  • the kinetic energy is used for predominantly percussive processing of a surface of the workpiece using the bristles. This achieves effects comparable to those observed with so-called sandblasting.
  • the in the rotating ring of bristles immersing stop means is also designed as a grinding body for the bristles.
  • the two functions ie the stopper function and the grinding function, according to a direction of rotation of the ring brush and/or a setting position of the stopping means in comparison to the bristle ring.
  • the stop means is designed to be adjustable compared to the bristle ring.
  • the stop means is adjusted radially and/or tangentially.
  • An eccentric adjustment of the stopping means is also possible.
  • the stopping means can be adjusted by the driven bristles.
  • the anisotropy or lack of uniformity of the roughness profile observed in the prior art can essentially be attributed to the fact that the bristles are typically anchored in the brush strip. Since the bristles are often designed as U-shaped bristles, the brush belt carrying the bristles is equipped in its circumferential direction with rows of bristles and axial distances between them, which, for example, U-shape of the bristles are owed. These distances between the individual rows of bristles result in the roughness profile that is produced being uneven when the workpiece surface is machined with impact. In practice, attempts are made to counteract this by moving the brush unit or a rotary brush tool equipped with it back and forth over the surface by a user, for example.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a brush unit in such a way that the roughness profile produced in this way on the surface of the workpiece processed with it has increased uniformity compared to the prior art. At the same time, the possibility should also be opened up of increasing the roughness if necessary.
  • the invention proposes in a generic brush unit within the scope of the invention that the brush belt with its longitudinal extent and thus also the bristle ring is connected to the brush holder running obliquely to the axis, deviating from a vertical orientation compared to the axis of the brush holder.
  • the procedure is usually such that the longitudinal extent of the brush strip and the axis of the brush holder enclose an acute angle of approximately 60° to less than 90°.
  • acute angles of approximately 70° to 85° are preferably observed.
  • angles of approximately 85° have proven to be particularly advantageous.
  • the brush strip is guided around the axis of the brush holder in more than one revolution and is connected to it.
  • the design is such that the brush strip encloses the brush holder in a helical manner.
  • the procedure here is generally such that the brush strip running helically to the axis of the brush holder has a constant pitch angle, consequently the helix described by the brush strip in comparison to the axis of the brush holder runs regularly. In principle, of course, an irregular course is also conceivable.
  • the brush holder has a circumferential groove for receiving the brush strip.
  • the procedure is usually such that the brush strip engages in the groove in question essentially laterally without play.
  • the groove is advantageously delimited by respective groove walls.
  • the groove walls are generally perpendicular to a cylindrical surface of the brush holder. In fact, it has proven to be particularly favorable if the brush holder, including the groove and groove walls, is designed as a plastic molded part and in particular a plastic injection molded part.
  • the brush strip is connected to the brush holder at least at certain points.
  • the connection is generally made mechanically and/or adhesively.
  • the brush belt is designed as a fabric belt, for example as a polyamide fabric belt.
  • the described brush unit can advantageously be equipped with an additional stop means that dips into the rotating ring of bristles.
  • the roughness can be influenced particularly favorably and positively with the aid of the stopping agent, as is shown in EP 1 834 733 B1 the applicant is described in detail. In principle, of course, such a stopping device is also unnecessary.
  • the invention also relates to a rotary brush tool, as described in detail in claim 13, and a method for machining the surface of the workpiece in question, according to claims 14 and 15.
  • a rotary brush tool is shown, which is equipped with a machine housing 1 and a drive unit 2 for a brush unit 3 that is merely indicated and accommodated therein.
  • the brush unit 3 has a brush holder 4 that can be driven in rotation about an axis A.
  • the brush holder 4 is the subject of a detailed view in FIG 2 .
  • a ring brush 5, 6 consisting essentially of a brush belt 5 and connected thereto and forming a ring of bristles 7 and after outside protruding bristles 6 provided.
  • the individual bristles 6 can be designed in a U-shape and can be pushed through respective receiving bores 5a in the brush belt 5 . That is in detail only in the 3 implied.
  • the brush belt 5 with its in the 2 and 3 indicated longitudinal extent L and thus also the bristle ring 7 is connected to the brush holder 4 running obliquely to the axis A, deviating from a vertical orientation compared to the axis A of the brush holder 4 .
  • an acute angle a which is observed between the longitudinal extension L of the brush strip 5 on the one hand and the axis A of the brush holder 4 on the other hand.
  • the acute angle ⁇ in question assumes values in the range of approximately 70° to 85°, but is in any case below 90°. Angles ⁇ in the range of approximately 85° are usually used here, which of course only applies as an example.
  • the disk in question rotates during a rotation of the brush holder 4 about its axis A at a 3 indicated rotation even about its own axis of rotation R.
  • the rotation of the brush holder 4 and the inclination of the disc it now comes to the fact that the associated and fictitious axis of rotation R in the 3 indicated change of direction undergoes.
  • a precession movement or wobbling movement of the assumed disk is observed here, which manifests itself on the basis of the different orientations of the axis of rotation R of the assumed disk.
  • the bristles 6 are usually U-shaped and consequently have a slight distance between them, the result is that the surface 9 of the workpiece in question is no longer practically strip-like applied by the individual bristles 6--as in the prior art , but rather the individual processing areas B of the bristles 6 overlap one another and in this way overall ensure a particularly homogeneous roughness profile on the surface 9 of the workpiece in question. This has not previously been observed with this consequence and configuration of the roughness profile.
  • the brush strip 5 is now guided not only in one revolution around the brush holder 4, but in more than one revolution around the axis A of the Guided around brush holder 4 and connected to it.
  • the brush strip 5 encloses the brush holder 4 in a helical manner.
  • the overall design is such that the brush strip 5 running helically to the axis A of the brush holder 4 has a constant pitch angle, ie in the end the individual in the 2 indicated angle ⁇ between the respective longitudinal extension L of the brush strip 5 and the axis A of the brush holder 4 are each designed to be the same size. It is therefore a uniform helix in which the brush strip 4 is guided around the axis A in question.
  • the design is also such that the brush strip 4 engages essentially laterally without play in a peripheral groove 10, as can be seen from FIG 2 can understand.
  • the groove 10 in question is delimited by groove walls 11 each standing up against a cylinder surface.
  • the brush holder 4 together with the groove 10 and the groove walls 11 defining the groove 10 is designed overall as a plastic part and preferably as a plastic injection molded part.
  • the groove 10 and the groove walls 11 can also be printed or introduced by a three-dimensional shaping process. A mechanical production of the groove 10 as well as the groove walls 11 by, for example, milling a cylindrical plastic part is conceivable.
  • the brush strip 5 is connected to the brush holder 4 at least at certain points.
  • the punctiform connection can take place mechanically and/or adhesively.
  • the design is usually such that the brush belt 4 is produced as a fabric belt, in particular from a polyamide fabric.
  • a dipping into the rotating bristle ring 7 and only in the 1 indicated stopping means 12 may be provided, which is attached to a boom 13 of the rotary brush tool shown there or its machine housing 1 is connected.
  • each individual bristle 6 or each spiral of the brush belt 4 on the surface 9 of the workpiece processes the already mentioned and axially extended processing zone B, as is shown in FIG 3 is shown.
  • the individual processing zones B overlap and the surface 9 is equipped with a particularly homogeneous roughness profile.
  • the individual bristles 6 are made of steel. In principle, of course, other materials such as plastic or combinations are also conceivable.

Landscapes

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Bürstenaggregat (3), welches mit einem um eine Achse (A) rotativ antreibbaren Bürstenhalter (4) und einer Ringbürste (5, 6) aus im Wesentlichen einem Bürstenband (5) und daran angeschlossenen, einen Borstenkranz (7) bildenden sowie nach außen abstehenden Borsten (6) ausgerüstet ist. Erfindungsgemäß ist das Bürstenband (5) mit seiner Längserstreckung (L) und damit auch der Borstenkranz (7) abweichend von einer senkrechten Orientierung schräg verlaufend zur Achse (A) an den Bürstenhalter (4) angeschlossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bürstenaggregat, mit einem um eine Achse rotativ antreibbaren Bürstenhalter und einer Ringbürste aus im Wesentlichen einem Bürstenband und daran angeschlossenen, einen Borstenkranz bildenden sowie nach außen abstehenden Borsten. Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein mit einem solchen Bürstenaggregat ausgerüstetes Rotationsbürstenwerkzeug sowie ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstückes mithilfe des genannten Bürstenaggregates.
  • Bei einem bekannten und gattungsgemäßen Bürstenaggregat des eingangs beschriebenen Aufbaus entsprechend der EP 1 834 733 B1 wird so vorgegangen, dass mithilfe des in den rotierenden Borstenkranz eintauchenden Stoppmittels die Borsten für eine bestimmte Zeit abgebremst werden. Nach Freigabe der Borsten durch Passieren des Stoppmittels kann die hierdurch, d. h. durch die Borsten und/oder ein die Borsten haltendes Bürstenband, gespeicherte Bewegungsenergie genutzt werden. Die Bewegungsenergie dient zur überwiegend schlagenden Bearbeitung einer Oberfläche des Werkstückes mithilfe der Borsten. Dadurch werden vergleichbare Effekte erzielt, wie dies beim sogenannten Sandstrahlen beobachtet wird. Der Vorteil der bekannten Vorgehensweise nach der EP 1 834 733 B1 gegenüber dem Sandstrahlen liegt darin, dass ohne Strahlmittel gearbeitet wird, sodass der anlagentechnische Aufwand demgegenüber deutlich verringert ist. Auch Umweltbelastungen durch das Strahlmittel können vermieden werden. Außerdem wird ein besonders kostengünstiger Aufbau sowie eine effiziente Vorgehensweise beobachtet. Das hat sich bewährt.
  • Im weiteren gattungsbildenden Stand der Technik nach der WO 2012/038537 A1 wird so vorgegangen, dass das in den rotierenden Borstenkranz eintauchende Stoppmittel zugleich als Schleifkörper für die Borsten ausgebildet ist. Dabei kann zwischen den beiden Funktionen, d. h. der Stopperfunktion und der Schleiffunktion, nach Maßgabe einer Drehrichtung der Ringbürste und/oder einer Stellposition des Stoppmittels im Vergleich zum Borstenkranz unterschieden werden. Tatsächlich ist hierzu das Stoppmittel verstellbar im Vergleich zum Borstenkranz ausgebildet. Die Verstellung des Stoppmittels erfolgt dabei radial und/oder tangential. Auch eine exzentrische Verstellung des Stoppmittels ist möglich. Außerdem kann das Stoppmittel von den angetriebenen Borsten verstellt werden.
  • Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, was die Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes mithilfe der Borsten und die hierdurch erreichte Rauigkeit angeht. Allerdings kommt es bei den bisherigen Vorgehensweisen dazu, dass die Oberfläche des Werkstückes nicht durchgängig gleichmäßig mit durch die Borsten verursachten "Kratern" ausgerüstet ist. Zwar werden vergleichbare und auch einstellbare Rauigkeiten wie beim Sandstrahlen erreicht, sodass eine anschließende Beschichtung, ein Schweißvorgang etc. der betreffenden Oberfläche des Werkstückes problemlos gelingen. Allerdings unterliegt das Rauigkeitsprofil Schwankungen, verfügt also beim Stand der Technik über eine gewisse Anisotropie. Für viele Anwendungen wird jedoch eine isotrope und gleichmäßige Rauigkeit der Oberfläche des behandelten Werkstückes gefordert.
  • Die beim Stand der Technik beobachtete Anisotropie bzw. fehlende Gleichförmigkeit des Rauigkeitsprofils lässt sich im Kern darauf zurückführen, dass die Borsten typischerweise in dem Bürstenband verankert sind. Da die Borsten oftmals auch als U-förmige Borsten ausgebildet sind, ist das die Borsten tragende Bürstenband in seiner Umfangsrichtung jeweils mit Borstenreihen und dazwischen befindlichen axialen Abständen ausgerüstet, die beispielsweise der U-Form der Borsten geschuldet sind. Diese Abstände zwischen den einzelnen Borstenreihen führen nun bei der schlagenden Bearbeitung der Werkstückoberfläche dazu, dass das erzeugte Rauigkeitsprofil ungleichmäßig gestaltet ist. Dem versucht man in der Praxis zwar dadurch zu begegnen, dass das Bürstenaggregat bzw. ein hiermit ausgerüstetes Rotationsbürstenwerkzeug von einem Benutzer beispielsweise hin und her über die Oberfläche bewegt wird.
  • Abgesehen davon, dass eine solche Bewegung kraftraubend ist und nicht notwendigerweise für die erforderliche Gleichmäßigkeit sorgen kann, lassen sich derartige Vorgehensweisen bei beispielsweise einer maschinellen Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes mit einer Maschine, beispielsweise einem Roboterarm, nicht unmittelbar umsetzen und realisieren. Darüber hinaus werden im Stand der Technik noch wirksamere Bearbeitungen der Oberfläche des Werkstückes gefordert. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Bürstenaggregat so weiterzuentwickeln, dass das auf diese Weise erzeugte Rauigkeitsprofil auf der Oberfläche des hiermit bearbeiteten Werkstückes über eine im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik gesteigerte Gleichmäßigkeit verfügt. Außerdem soll zugleich die Möglichkeit eröffnet werden, die Rauigkeit bei Bedarf zu steigern.
  • Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Bürstenaggregat im Rahmen der Erfindung vor, dass das Bürstenband mit seiner Längserstreckung und damit auch der Borstenkranz abweichend von einer senkrechten Orientierung im Vergleich zur Achse des Bürstenhalters schräg verlaufend zur Achse an den Bürstenhalter angeschlossen ist.
  • In diesem Zusammenhang wird meistens so vorgegangen, dass die Längserstreckung des Bürstenbandes und die Achse des Bürstenhalters einen spitzen Winkel von ca. 60° bis unterhalb von 90° einschließen. Vorzugsweise werden in diesem Zusammenhang spitze Winkel von ca. 70° bis 85° beobachtet. Besonders bevorzugt haben sich in diesem Kontext Winkel von in etwa 85° als günstig erwiesen.
  • Durch diese "Schrägstellung" des Bürstenbandes und folglich auch des Borstenkranzes im Vergleich zur Achse des rotativ angetriebenen Bürstenhalters wird eine besonders gleichmäßige Bearbeitung der Oberfläche eines Werkstückes zur Verfügung gestellt. Denn der gegenüber der Achse des Bürstenhalters schräg verlaufende Borstenkranz sorgt im Endeffekt für eine taumelnd rotative Beaufschlagung der Oberfläche des Werkstückes. Die Taumelbewegung erklärt sich dadurch, dass die Borsten des Borstenkranzes im Vergleich zur Achse des Bürstenhalters schräg verlaufen. Betrachtet man nun eine Umdrehung des Borstenkranzes, so korrespondiert diese in einer Seitenansicht auf den Bürstenhalter dazu, dass die Borsten in Bezug auf die Oberfläche des Werkstückes bei einer Umdrehung des Bürstenhalters nicht ein und denselben Radius beschreiben und folglich die Oberfläche im Schnitt an einem Punkt bearbeiten bzw. in der Realität entlang einer mehr oder minder ausgeprägten Linie. Vielmehr sorgt die Schrägstellung des Bürstenbandes und damit auch des Borstenkranzes bei einer Rotation des Bürstenhalters gegenüber dem demgegenüber feststehenden Werkstück mit seiner Oberfläche dafür, dass die betreffenden Borsten in Seitenansicht auf den Bürstenhalter axial einen bestimmten Bereich der Oberfläche des Werkstückes überstreichen, eine sogenannte Bearbeitungszone.
  • Diese Hin- und Herbewegung der Borsten in Seitenansicht wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als Taumelbewegung interpretiert. Denn wenn man sich den Borstenkranz als Scheibe vorstellt, die schräg im Vergleich zur Achse des Bürstenhalters in diesen eingelassen ist, so vollführt die fragliche Scheibe des Borstenkranzes in der Seitenansicht bzw. in Frontansicht auf den Bürstenhalter eine Taumelbewegung, weil nämlich die zu der betreffenden Scheibe gehörige Rotationsachse eine Richtungsänderung bei der Rotation des Borstenkranzes vollführt, wie nachfolgend mit Bezug zum Ausführungsbeispiel noch näher erläutert wird. Jedenfalls kommt es insgesamt zu einer taumelnd rotativen Beaufschlagung der Oberfläche des Werkstückes, die für eine besonders gleichmäßige Bearbeitung der Oberfläche sorgt. Insbesondere werden etwaige Inhomogenitäten wie beim Stand der Technik ausdrücklich nicht beobachtet.
  • Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Bürstenband in mehr als einer Umdrehung um die Achse des Bürstenhalters herum geführt und an diesen angeschlossen. Dabei ist die Auslegung darüber hinaus noch so getroffen, dass das Bürstenband den Bürstenhalter wendeiförmig umschließt. Hier wird im Allgemeinen so vorgegangen, dass das wendeiförmig zur Achse des Bürstenhalters verlaufende Bürstenband einen gleich bleibenden Steigungswinkel aufweist, folglich die von dem Bürstenband im Vergleich zur Achse des Bürstenhalters beschriebene Wendel regelmäßig verläuft. Grundsätzlich ist natürlich auch ein unregelmäßiger Verlauf denkbar.
  • Durch diese zusätzlich wendeiförmige Gestaltung des Verlaufes des Bürstenbandes im Vergleich zur Achse des Bürstenhalters werden praktisch mehrere Scheiben des Borstenkranzes - wenn man so will - definiert. Diese führen um ihre fiktive Rotationssachse jeweilige Taumelbewegungen aus. Das führt dann im Ergebnis dazu, dass sich einzelne durch die Taumelbewegung einstellende und durch die jeweilige Borste überstrichene axiale Arbeitsbereiche bzw. die Bearbeitungszonen gegenseitig überlappen. Dieser gegenseitige Überlapp hat dann insgesamt zur Folge, dass das auf diese Weise zu bearbeitende Werkstück an seiner Oberfläche mit einem Rauigkeitsprofil ausgerüstet wird, welches über eine bisher nicht beobachtete Homogenität verfügt, d. h. bei dem die einzelnen zum Rauigkeitsprofil gehörigen Krater über die Fläche gesehen mit größtenteils gleicher Tiefe und gleichem Abstand zueinander gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  • Um den wendeiförmigen Verlauf des Bürstenbandes im Vergleich zur Achse des Bürstenhalters konkret und im Einzelfall umzusetzen, verfügt der Bürstenhalter im Einzelnen über eine umfangseitig verlaufende Nut zur Aufnahme des Bürstenbandes. Dabei wird meistens so vorgegangen, dass das Bürstenband im Wesentlichen seitlich spielfrei in die betreffende Nut eingreift. Die Nut wird dabei vorteilhaft von jeweiligen Nutwänden begrenzt. Die Nutwände stehen dabei im Allgemeinen senkrecht gegenüber einer Zylinderfläche des Bürstenhalters auf. Tatsächlich hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Bürstenhalter inklusive Nut und Nutwänden als Kunststoffformteil und insbesondere Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
  • Um nun das Bürstenband in der betreffenden Nut festzulegen, wird das Bürstenband zumindest punktuell mit dem Bürstenhalter verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei im Allgemeinen mechanisch und/oder adhäsiv. Im Regelfall ist das Bürstenband als Gewebeband beispielsweise als Polyamidgewebeband ausgebildet.
  • Das beschriebene Bürstenaggregat kann darüber hinaus und vorteilhaft mit zusätzlich einem in den rotierenden Borstenkranz eintauchenden Stoppmittel ausgerüstet werden. Mithilfe des Stoppmittels lässt sich die Rauigkeit besonders günstig und positiv beeinflussen, wie dies in der EP 1 834 733 B1 der Anmelderin im Detail beschrieben wird. Grundsätzlich ist ein solches Stoppmittel natürlich auch entbehrlich.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Rotationsbürstenwerkzeug, wie es im Anspruch 13 im Detail beschrieben wird sowie ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche des betreffenden Werkstückes nach den Ansprüchen 14 und 15.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
    • Fig. 1
    das erfindungsgemäße Bürstenaggregat in einer perspektivischen Ansicht zusammen mit einem Rotationsbürstenwerkzeug,
    Fig.
    2 den erfindungsgemäß gestalteten Bürstenhalter in einer Detailansicht und
    Fig.
    3 den Bürstenhalter in einer Seitenansicht bei der Bearbeitung der Oberfläche eines Werkstückes und die erfindungsgemäß zur Verfügung gestellte taumelnd rotative Beaufschlagung der betreffenden Oberfläche.
  • In der Fig. 1 ist ein Rotationsbürstenwerkzeug dargestellt, welches mit einem Maschinengehäuse 1 und einer lediglich angedeuteten und darin aufgenommenen Antriebseinheit 2 für ein Bürstenaggregat 3 ausgerüstet ist. Das Bürstenaggregat 3 verfügt über einen um eine Achse A rotativ antreibbaren Bürstenhalter 4. Der Bürstenhalter 4 ist Gegenstand einer Detailansicht in der Fig. 2.
  • Außerdem ist eine Ringbürste 5, 6 aus im Wesentlichen einem Bürstenband 5 und daran angeschlossenen sowie einen Borstenkranz 7 bildenden sowie nach außen abstehende Borsten 6 vorgesehen. Insbesondere in der schematischen Seitenansicht nach der Fig. 3 erkennt man die einzelnen Borsten 6, wie sie in dem Bürstenband 5 verankert sind. Die einzelnen Borsten 6 können dazu U-förmig gestaltet sein und durch jeweilige Aufnahmebohrungen 5a im Bürstenband 5 hindurchgesteckt werden. Das ist im Detail lediglich in der Fig. 3 angedeutet.
  • Erfindungsgemäß ist die Auslegung nun so getroffen, dass das Bürstenband 5 mit seiner in der Fig. 2 sowie 3 angedeuteten Längserstreckung L und damit auch der Borstenkranz 7 abweichend von einer senkrechten Orientierung im Vergleich zur Achse A des Bürstenhalters 4 schräg verlaufend zur Achse A an den Bürstenhalter 4 angeschlossen ist. Tatsächlich beobachtet man im Ausführungsbeispiel und nach den Fig. 2 und 3 in diesem Zusammenhang einen spitzen Winkel a, welcher zwischen der Längserstreckung L des Bürstenbandes 5 einerseits und der Achse A des Bürstenhalters 4 andererseits beobachtet wird. Nach dem Ausführungsbeispiel nimmt der fragliche spitze Winkel α Werte im Bereich von ca. 70° bis 85° an, liegt jedenfalls unterhalb von 90°. Meistens wird hier mit Winkeln α im Bereich von in etwa 85° gearbeitet, was selbstverständlich nur beispielhaft gilt.
  • Durch diese Schrägstellung des Bürstenbandes 5 und damit auch des Borstenkranzes 7 bzw. der von dem Bürstenband 5 nach außen hin abstehenden Borsten 6 im Vergleich zur Achse A des Bürstenhalters 4 wird insgesamt erreicht, dass die Oberfläche 9 eines in der Fig. 3 dargestellten Werkstückes taumelnd rotativ beaufschlagt wird. Das kann man am besten anhand der Fig. 3 nachvollziehen.
  • Geht man nämlich an dieser Stelle - fiktiv - davon aus, dass das Bürstenband 5 und die hieran angeschlossenen Borsten 6 und damit auch der Borstenkranz 7 insgesamt eine Scheibe beschreiben, so rotiert die fragliche Scheibe bei einer Rotation des Bürstenhalters 4 um seine Achse A bei einer in der Fig. 3 angedeuteten Rotation selbst um seine eigene Rotationssachse R. Durch die Rotation des Bürstenhalters 4 und die Schrägstellung der Scheibe kommt es nun dazu, dass die zugehörige und fiktive Rotationssachse R die in der Fig. 3 angedeutete Richtungsänderung erfährt. Im Endeffekt wird hier eine Präzessionsbewegung bzw. Taumelbewegung der angenommenen Scheibe beobachtet, die sich anhand der unterschiedlichen Orientierungen der Rotationssachse R der angenommenen Scheibe manifestiert.
  • Diese Taumelbewegung und die damit einhergehende taumelnd rotative Beaufschlagung der Oberfläche 9 des Werkstückes durch die Ringbürste 5, 6 hat nun zur Folge, dass eine jeweilige Borste 6 die betreffende Oberfläche 9 des Werkstückes nicht nur punktuell bei ihrer Rotation beaufschlagt, sondern vielmehr einen axial ausgedehnten und in der Fig. 3 angedeuteten Bearbeitungsbereich B auf der Oberfläche 9 des Werkstückes überstreicht.
  • Da die Borsten 6 üblicherweise U-förmig ausgebildet sind und folglich zwischen sich einen geringfügigen Abstand aufweisen, kommt es nun insgesamt dazu, dass die fragliche Oberfläche 9 des Werkstückes nicht mehr - wie beim Stand der Technik - praktisch streifenartig durch die einzelnen Borsten 6 beaufschlagt wird, sondern vielmehr die einzelnen Bearbeitungsbereiche B der Borsten 6 untereinander überlappen und auf diese Weise insgesamt für ein besonders homogenes Rauigkeitsprofil an der Oberfläche 9 des betreffenden Werkstückes sorgen. Das ist in dieser Konsequenz und Ausgestaltung des Rauigkeitsprofils bisher nicht beobachtet worden.
  • Das Bürstenband 5 ist nun nicht nur in einer Umdrehung um den Bürstenhalter 4 herumgeführt, sondern in mehr als einer Umdrehung um die Achse A des Bürstenhalters 4 herumgeführt und an diesen angeschlossen. Tatsächlich umschließt das Bürstenband 5 den Bürstenhalter 4 wendelförmig. Dabei ist die Auslegung insgesamt so getroffen, dass das wendeiförmig zur Achse A des Bürstenhalters 4 verlaufende Bürstenband 5 einen gleich bleibenden Steigungswinkel aufweist, also im Endeffekt die einzelnen in der Fig. 2 angedeuteten Winkel α zwischen der jeweiligen Längserstreckung L des Bürstenbandes 5 und der Achse A des Bürstenhalters 4 jeweils gleich groß ausgelegt sind. Es handelt sich also um eine gleichmäßige Wendel, in welcher das Bürstenband 4 um die betreffende Achse A herumgeführt ist.
  • Dabei ist die Auslegung darüber hinaus so getroffen, dass das Bürstenband 4 im Wesentlichen seitlich spielfrei in eine umfangsseitig verlaufende Nut 10 eingreift, wie man anhand der Fig. 2 nachvollziehen kann. Die betreffende Nut 10 wird dabei von jeweils gegenüber einer Zylinderfläche aufstehenden Nutwänden 11 begrenzt. Der Bürstenhalter 4 zusammen mit der Nut 10 und den die Nut 10 definierenden Nutwänden 11 ist dabei insgesamt als Kunststoffteil und vorzugsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Die Nut 10 und die Nutwände 11 können dabei auch gedruckt bzw. durch einen dreidimensionalen Formungsvorgang eingebracht werden. Auch eine maschinelle Herstellung der Nut 10 ebenso wie der Nutwände 11 durch beispielsweise Fräsen eines zylindrischen Kunststoffteiles ist denkbar.
  • Das Bürstenband 5 ist zumindest punktuell mit dem Bürstenhalter 4 verbunden. Die punktuelle Verbindung kann dabei mechanisch und/oder adhäsiv erfolgen. Außerdem ist die Auslegung meistens so getroffen, dass das Bürstenband 4 als Gewebeband insbesonders aus einem Polyamidgewebe hergestellt ist. Zusätzlich mag noch ein in den rotierenden Borstenkranz 7 eintauchendes und lediglich in der Fig. 1 angedeutetes Stoppmittel 12 vorgesehen sein, welches an einen Ausleger 13 des dort wiedergegebenen Rotationsbürstenwerkzeuges bzw. seines Maschinengehäuse 1 angeschlossen ist.
  • Sobald nun der Bürstenhalter 4 um seine Achse A rotiert, kommt es zu der bereits angesprochenen taumelnd rotativen Beaufschlagung der Oberfläche 9 des zugehörigen Werkstückes. Außerdem bearbeitet jede einzelne Borste 6 bzw. jede Wendel des Bürstenbandes 4 auf der Oberfläche 9 des Werkstückes die bereits angesprochene und axial ausgedehnte Bearbeitungszone B, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise kommt es zu einem Überlapp der einzelnen Bearbeitungszonen B und dazu, dass die Oberfläche 9 mit einem besonders homogenen Rauigkeitsprofil ausgerüstet wird. Nach dem Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Borsten 6 aus Stahl hergestellt. Grundsätzlich sind natürlich auch andere Werkstoffe wie z.B. Kunststoff oder auch Kombinationen denkbar.

Claims (15)

  1. Bürstenaggregat (3), mit einem um eine Achse (A) rotativ antreibbaren Bürstenhalter (4) und einer Ringbürste (5, 6) aus im Wesentlichen einem Bürstenband (5) und daran angeschlossenen, einen Borstenkranz (7) bildenden sowie nach außen abstehenden Borsten (6),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bürstenband (5) mit seiner Längserstreckung (L) und damit auch der Borstenkranz (7) abweichend von einer senkrechten Orientierung im Vergleich zur Achse (A) des Bürstenhalters (4) schräg verlaufend zur Achse (A) an den Bürstenhalter (4) angeschlossen ist.
  2. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung (L) des Bürstenbandes (5) und die Achse (A) des Bürstenhalters (4) einen spitzen Winkel (a) von ca. 60° bis unterhalb von 90°, vorzugsweise 70° bis 85° und besonders bevorzugt von in etwa 85° zueinander einschließen.
  3. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstenband (5) in mehr als einer Umdrehung um die Achse (A) des Bürstenhalters (4) herumgeführt und an diesen angeschlossen ist.
  4. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstenband (5) wendeiförmig den Bürstenhalter (4) umschließt.
  5. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wendelförmig zur Achse (A) des Bürstenhalters (4) verlaufende Bürstenband (5) einen gleich bleibenden Steigungswinkel aufweist.
  6. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (4) eine umfangsseitig verlaufende Nut (10) zur Aufnahme des Bürstenbandes(5) aufweist.
  7. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstenband (5) im Wesentlichen seitlich spielfrei in die Nut (10) eingreift.
  8. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) von jeweils gegenüber einer Zylinderfläche senkrecht aufstehenden Nutwänden (11) begrenzt wird.
  9. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstenband (5) zumindest punktuell mit dem Bürstenhalter (4) verbunden ist.
  10. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mechanisch und/oder adhäsiv erfolgt.
  11. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstenband (4) als Gewebeband und der Bürstenhalter (4) als Kunststoffformteil ausgebildet sind.
  12. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein in den rotierenden Borstenkranz (7) eintauchendes Stoppmittel (12) vorgesehen ist.
  13. Rotationsbürstenwerkzeug, mit einem Maschinengehäuse (1), einer Antriebseinheit (2) und einem Bürstenaggregat (3),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
  14. Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche (9) eines Werkstückes mithilfe eines Bürstenaggregates (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wonach der gegenüber der Achse (A) des Bürstenhalters (4) schräg verlaufende Borstenkranz (7) der Ringbürste (5, 6) die Oberfläche (9) taumelnd rotativ beaufschlagt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen von jeder Wendel des Bürstenbandes (5) auf der Oberfläche (9) erzeugten Bearbeitungszonen (B) randseitig überlappen.
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